DE9208188U1

DE9208188U1 - Noise-damped hydrostatic displacement machine

Info

Publication number: DE9208188U1
Application number: DE9208188U
Authority: DE
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1992-07-30
Anticipated expiration: 2002-06-20

Description

G ty-tfßif ,% . ^: W. M. ^VOTTH GmbHG ty-tfßif ,% . ^: WM ^VOTTH GmbH

Kennwort: "Leise RKP II" HeidenheimPassword: "Leise RKP II" Heidenheim

Gerauschgedämpfte hydrostatische VerdrängermaschineNoise-damped hydrostatic displacement machine

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine geräuschgedämpfte hydrostatische Verdrängermaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs.The present invention relates to a noise-damped hydrostatic displacement machine according to the preamble of the claim.

Eine geräuschgedämpfte hydrostatische Verdrängermaschine dieser Art ist aus der DE-OS 3^ 21 790 bekannt. Der Kern dieser hydrostatischen Verdrängermaschine besteht darin, den - bezogen.auf den Hubring - radial äußeren Bereich gegenüber dem radial inneren Bereich so abzudichten und so mit unterschiedlichem Druck zu beaufschlagen, daß der durch die Stellung des Hubrings bedingte Geräuschpegel vermindert wird.A noise-damped hydrostatic displacement machine of this type is known from DE-OS 3^ 21 790. The core of this hydrostatic displacement machine consists in sealing the radially outer area - in relation to the cam ring - from the radially inner area and applying different pressures to it in such a way that the noise level caused by the position of the cam ring is reduced.

Die bekannte Konzeption bzw. Konstruktion hat sich vom Grundgedanken her bestens bewährt - sie ist nur insofern etwas problematisch, als relativ enge Toleranzen einzuhalten sind, um wegen der axialen einseitigen Dichtung eine zu geringe Anpreßkraft bzw. eine zu hohe Anpreßkraft auf die Dichtung zu vermeiden. Eine zu geringe Pressung führt zu mangelhafter Dichtwirkung; eine zu hohe Pressung führt zu Problemen bei der Verstellung bzw. Einstellung des Hubrings, und zwar insbesondere bei geringen Verstelldrücken. Auf der der Dichtung abgewandten Seite können darüberhinaus aufgrund von betriebsdruckabhängigen Verformungen des Pumpengehäuses ebenfalls Undichtigkeiten entstehen.The basic idea behind the known concept and design has proven itself to be very effective - it is only somewhat problematic in that relatively narrow tolerances must be maintained in order to avoid too little contact pressure or too much contact pressure on the seal due to the axial one-sided seal. Too little pressure leads to poor sealing effect; too much pressure leads to problems when adjusting or setting the stroke ring, particularly at low adjustment pressures. Leaks can also occur on the side facing away from the seal due to deformations of the pump housing depending on the operating pressure.

Alles in allem bedeutet dies, daß in Verbindung mit der bekannten hydrostatischen Verdrängermaschine relativ hohe Ansprüche an die Fertigung gestellt werden, um die erforderlichen Toleranzen einzuhalten bzw. einhalten zu können .All in all, this means that in connection with the well-known hydrostatic displacement machine, relatively high demands are placed on production in order to comply with or be able to comply with the required tolerances.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine hydrostatische Verdrängermaschine der gattungsgemäßen Art anzugeben, Bei der ohne übermäßige Anforderungen an die Fertigung die erforderliche Dichtheit zwischen dem radial äußeren und dem radial inneren Bereich erreichbar ist.The object underlying the present invention is to provide a hydrostatic displacement machine of the generic type in which the required tightness between the radially outer and the radially inner region can be achieved without excessive manufacturing requirements.

&igr;
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des&igr;
This task is carried out by the provisions of the

Anspruchs angegebenen Merkmale und Maßnahmen gelöst.The features and measures specified in the claim are solved.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt inThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. This shows

Fig. 1 eine Radialkolbenpumpe im Längsschnitt; Fig. 2 die Radialkolbenpumpe nach Fig. 1 im Querschnitt und zwar längs der Schnittlinie U-II;Fig. 1 a radial piston pump in longitudinal section; Fig. 2 the radial piston pump according to Fig. 1 in cross section along the section line U-II;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Radialkolbenpumpe nach Fig. 1 zur D etaiI darste I lung der Axialdichtung zwischen dem Hubring und dem Gehäuse;Fig. 3 shows a section of the radial piston pump according to Fig. 1 showing the detail of the axial seal between the cam ring and the housing;

Fig. 4 den Ausschnitt nach Fig. 3 zur Darstellung der am Haltering wirkenden Kräfte.Fig. 4 shows the section according to Fig. 3 to illustrate the forces acting on the retaining ring.

Anhand von Fig. 1 und Fig. 2 sollen die wesentlichen und insoweit auch bekannten Einzelheiten und Maschinenelemente der dargestellten Radialkolbenmaschine (beispielsweise Radialkolbenpumpe) erläutert werden.The essential and, to this extent, known details and machine elements of the radial piston machine shown (for example, radial piston pump) are explained with reference to Fig. 1 and Fig. 2.

Ein Gehäuse 1O, in das ein feststehender Steuerzapfen 11 eingesetzt ist, ist durch einen Gehaus edeckeL 12 verschlossen. In diesem ist eine Antriebswe LLe 13 gelagert (siehe auch Wälzlager 14 und Antriebswellendichtung 15). Die Antriebswelle 13 ist mittels einer Kupplung 16 mit einem Zylinderblock 17 verbunden, der seinerseits auf dem Steuerzapfen 11 drehbar gelagert ist. Im Zylinderblock 17 befinden sich, und zwar in sternförmiger Anordnung, mehrere, beispielsweise sieben. Kolben 18; jeder dieser Kolben 18 ist wiederum gelenkig mit einem Kolbenschuh 19 verbunden. (Diese aus dem Kolben 18 und dem Kolbenschuh 19 bestehenden Funktionseinheiten bilden sogenannte Verdrängere I emente , über deren Umlauf die eigentliche Pumpenwirkung bewirkt wird).A housing 10, into which a fixed control pin 11 is inserted, is closed by a housing cover 12. A drive shaft 13 is mounted in this (see also roller bearing 14 and drive shaft seal 15). The drive shaft 13 is connected by means of a coupling 16 to a cylinder block 17, which in turn is rotatably mounted on the control pin 11. In the cylinder block 17 there are several, for example seven, pistons 18 in a star-shaped arrangement; each of these pistons 18 is in turn articulated to a piston shoe 19. (These functional units consisting of the piston 18 and the piston shoe 19 form so-called displacement elements, via whose rotation the actual pumping effect is achieved).

Im Gehäuse 10 ist ein Hubring 20 angeordnet, der relativ zum Steuerzapfen 11 eine exzentrische Lage (vgl. Exzentrizität "e") einnimmt. Die Kolbenschuhe 19 gleiten bei einer Drehung des Zylinderblocks -"17 entlang der inneren Mantelfläche dieses Hubrings 20. Die Größe der Exzentrizität e zwischen dem Steuerzapfen 11 und dem Hubring 20 ist veränderbar, und zwar durch eine Verschiebung des Hubrings 20 mit Hilfe von Stellkolben 21 und 22; diese Stellkolben 21/22 werden über eine Druckbeaufschlagung mittels Flüssigkeit der geforderten Pumpenleistung entsprechend eingestellt.A cam ring 20 is arranged in the housing 10, which assumes an eccentric position relative to the control pin 11 (cf. eccentricity "e"). The piston shoes 19 slide along the inner surface of this cam ring 20 when the cylinder block -"17 rotates. The size of the eccentricity e between the control pin 11 and the cam ring 20 can be changed by moving the cam ring 20 using adjusting pistons 21 and 22; these adjusting pistons 21/22 are adjusted to the required pump output by applying pressure using liquid.

Durch das Gehäuse 10 und durch den Steuerzapfen 11 erstrecken sich ein Niederdruckkana I 23 und ein Hochdruckkanal 24 .A low-pressure channel 23 and a high-pressure channel 24 extend through the housing 10 and through the control pin 11.

Der radial innerhalb des Hubrings 20 befindliche Bereich 25 des Gehäuseinnenraumes, in dem die Antriebswelle 13, das Wälzlager 14 , die Kupplung 16, der Zylinderblock 17, sowie der Kolben 18 mit dem Kolbenschuh 19The area 25 of the housing interior located radially inside the cam ring 20, in which the drive shaft 13, the roller bearing 14, the clutch 16, the cylinder block 17, and the piston 18 with the piston shoe 19

umlaufen, ist über einen LecköLkanaL 2 9 mit einem Niederdruckbereich, z.B. mit einem - symbolisch dargestellten - drucklosen ölbehälter 9 verbunden. Somit herrscht in diesem radial inneren Bereich 25 ein Druck, der sich ungefähr zwischen 0 und 1 bar einstellt.circulate, is connected via a leakage oil channel 2 9 to a low-pressure area, e.g. to a - symbolically shown - pressureless oil container 9. Thus, in this radially inner area 25 there is a pressure that is approximately between 0 and 1 bar.

Gemäß der bekannten Radialkolbenpumpe ist der radial außerhalb des Hubrings 20 befindliche Bereich 26 des Gehäuseinnenraumes vom übrigen Gehäuseinnenraum, d.h. vom radial inneren Bereich 25 dadurch abgedichtet, daß in einer der Stirnflächen des Hubringes 20 eine Ringnut vorgesehen ist, in der sich ein axial verschiebbarer Dichtring befindet. Mit Hilfe wenigstens eines elastischen Elements (z.B. eines O-Rings) werden dadurch der Hubring einerseits und der Dichtring andererseits in Axialrichtung auseinandergespreizt. Hierdurch liegt der Hubring 20 mit seiner ,einen Stirnfläche stets dichtend an der Fläche 40 des Gehäuses 10 an, während an der gegenüberliegenden Stirnfläche des Hubringes 20 der D i ~c h t r i &eegr; g ständig dichtend an der Fläche 41 des Gehäusedeckels 12 anliegt. Wesentlich ist dabei, daß sich in dem radial äußeren Bereich 26 des Innenraumes ein "mittlerer " Druck von ca. 2 bis 4 bar aufbaut, was z.B. dadurch erfolgen kann, daß Leckflüssigkeit aus einem Druckraum und zwar entlang dem Stellkolben 21 in den äußeren Bereich 26 eindringt. Der äußere Bereich 26 wird in weiterer Ausgestaltung über einen Kanal 33 mit einer beliebigen Druckquelle verbunden, so daß der Aufbau des "mittleren" Drucks in dem genannten Bereich 26 möglichst rasch erfolgen kann.According to the known radial piston pump, the area 26 of the housing interior located radially outside the cam ring 20 is sealed from the rest of the housing interior, i.e. from the radially inner area 25, in that an annular groove is provided in one of the end faces of the cam ring 20, in which an axially displaceable sealing ring is located. With the help of at least one elastic element (e.g. an O-ring), the cam ring on the one hand and the sealing ring on the other hand are spread apart in the axial direction. As a result, the cam ring 20 is always in sealing contact with the surface 40 of the housing 10 with one end face, while the sealing ring on the opposite end face of the cam ring 20 is always in sealing contact with the surface 41 of the housing cover 12. It is important that a "medium" pressure of approximately 2 to 4 bar builds up in the radially outer region 26 of the interior, which can be achieved, for example, by leakage fluid penetrating from a pressure chamber along the actuating piston 21 into the outer region 26. In a further embodiment, the outer region 26 is connected to any pressure source via a channel 33, so that the "medium" pressure can build up as quickly as possible in the aforementioned region 26.

Es ist grundsätzlich zweckmäßig, stets eine gewisse Druckdifferenz zwischen dem radial äußeren Bereich 26 und dem Druck im radial inneren Sereich 25 einzuhalten. Um diese Druckdifferenz von beispielsweise 2 bis 4- bar einzuhalten.It is generally advisable to always maintain a certain pressure difference between the radially outer region 26 and the pressure in the radially inner region 25. In order to maintain this pressure difference of, for example, 2 to 4 bar.

ist der äußere Bereich 26 über Bohrungen mit dem LecköLkanal 29 verbunden. Außerdem ist, wie in Fig. 1 dargestellt, in der Verbindung zwischen dem äußeren ßereich 26 und dem LecköLkanal 29 ein Rückschlagventil 37 angeordnet, das sich nur dann öffnet, wenn die genannte Druckdifferenz den gewünschten Wert übersteigt. (Anstelle des Rückschlagventils 37 kann auch irgendein anderes geeignetes Druckventil, beispielsweise ein Druckbegrenzungsventil, vorgesehen werden)..the outer region 26 is connected to the leakage oil channel 29 via bores. In addition, as shown in Fig. 1, a check valve 37 is arranged in the connection between the outer region 26 and the leakage oil channel 29, which only opens when the pressure difference mentioned exceeds the desired value. (Instead of the check valve 37, any other suitable pressure valve, for example a pressure relief valve, can be provided).

Das Gehäuse 10 hat an seiner Innenseite in bekannter Weise zwei FührungsfIächen 42 zur Führung des Hubringes 20. Durch diese FührungsfLäche 42 ist der radial äußere Bereich 26 des Gehäuseinnenraümes in zwei Kammern unterteilt, die jedoch über Kanäle 45 miteinander verbunden sind. Beim dargestellten Beispiel sind die Verbindungskanäle 45 in des Gehäuse 10 eingearbeitet; ähnliche Verbindungskanä I e könnten jedoch auch im Hubring 20 vorgesehen werden.The housing 10 has on its inside, in a known manner, two guide surfaces 42 for guiding the cam ring 20. This guide surface 42 divides the radially outer region 26 of the housing interior into two chambers, which are, however, connected to one another via channels 45. In the example shown, the connecting channels 45 are incorporated into the housing 10; however, similar connecting channels could also be provided in the cam ring 20.

In Fig. 1 ist mit strichpunktierten Linien ferner ein Verbindung skana I 33' vom NiederdruckkanaI 23 zu einem der Verbindungskanäle 45 dargestellt. Diese Anordnung ist als Alternative zu dem oben erwähnten Kanal 33 (vgl. Fig.2) zu betrachten und kommt dann in Frage, wenn im Niederdruckkanal 23 ein "mittlerer" Flüssigkeitsdruck vorhanden ist, der sich nun in den radial außerhalb des Hubrings befindlichen Bereich 26 des Gehäuseinnenraumes fortpflanzt.In Fig. 1, a connecting channel 33' from the low-pressure channel 23 to one of the connecting channels 45 is also shown in dotted lines. This arrangement is to be considered as an alternative to the channel 33 mentioned above (see Fig. 2) and is suitable when there is a "medium" fluid pressure in the low-pressure channel 23, which now propagates into the area 26 of the housing interior located radially outside the cam ring.

Die insoweit gezeichnete und beschriebene Radialkolbenpumpe ist Stand der Technik. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Abdichtung zwischen dem inneren und dem äußeren Bereich 25 bzw. 26, wobei vom Hubring 20 per se ausgegangen wird.The radial piston pump drawn and described so far is state of the art. The subject matter of the present invention relates to the seal between the inner and outer areas 25 and 26, respectively, whereby the cam ring 20 per se is assumed.

Die erfindungsgemäße Konzeption bzw. Konstruktion bezüglich der dem Stand der Technik gegenüber verbesserten Abdichtung ist in Fig. 3 dargestellt, die einem Ausschnitt aus dem Längsschnitt gemäß Fig. 1 entspricht. Diesbezüglich ist grundsätzlich anzumerken bzw. voranzustellen, daß - anders als beim Stand der Technik - eine Abdichtung zwischen dem inneren Bereich 25 und dem äußeren Bereich 26 zu beiden Seiten des Hubrings 20 integriert ist, d.h. die anhand von Fig. 3 gezeichnete Abdichtung zwischen dem Hubring 20 und dem Gehäuse 10 ist spiegelbildlich gleichermaßen zwischen dem Hubring 20 und dem Gehäusedeckel 12 vorgesehen. Auszugehen ist mithin davon, daß neben dem Hubring 20, der ja den inneren Bereich 25 undThe concept or construction according to the invention with regard to the improved seal compared to the prior art is shown in Fig. 3, which corresponds to a section of the longitudinal section according to Fig. 1. In this regard, it should be noted or stated in advance that - unlike in the prior art - a seal is integrated between the inner area 25 and the outer area 26 on both sides of the cam ring 20, i.e. the seal between the cam ring 20 and the housing 10 shown in Fig. 3 is provided in mirror image between the cam ring 20 and the housing cover 12. It can therefore be assumed that in addition to the cam ring 20, which of course covers the inner area 25 and

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den äußeren Bereich 26 relativ zueinander separiert zu beiden Seiten des Hubrings 20 je ein flanschähnlicher (vgl. Bezugszeichen 30') sogenannter Haltering 30 vorgesehen ist,die - bezogen auf den Hubring 20 - relativ zueinander axial gespreizt werden können. Konstruktiv betrachtet ist die Abdichtung mittels der Halteringe 30 wie folgt gestaltet: Der Hubring 20 weist zu beiden Seiten je eine erste Aussparung auf, in die die Halteringe 30 über ihren FI anschans at &zgr; 3&thgr;' eingepaßt werden; der Hubring 20 weist da rüberhinaus je eine zweite Aussparung auf, so daß zwischen dem Hubring 20 und dem Haltering 30 ein radialer Zwischenraum 31 entsteht, in den eine elastische Dichtung, z.B. in Form eines O-Rings, eingelegt wird.t
the outer region 26 is separated relative to one another, on each side of the cam ring 20 there is a flange-like (see reference numeral 30') so-called retaining ring 30, which - with respect to the cam ring 20 - can be spread axially relative to one another. From a structural point of view, the seal by means of the retaining rings 30 is designed as follows: the cam ring 20 has a first recess on each side, into which the retaining rings 30 are fitted via their FI anschans at ζ 3θ'; the cam ring 20 also has a second recess so that a radial gap 31 is created between the cam ring 20 and the retaining ring 30, into which an elastic seal, e.g. in the form of an O-ring, is inserted.

Aufgrund dieser spezifischen Konstruktion erfolgt die Verformung des 0-Rings im radialen Zwischenraum 31 nunmehr radial und nicht mehr - wie beim Stand der Technik - axial, so daß bei der Fertigung im Hinblick auf die Toleranzen der Längsabmessungen kein zu hoher Aufwand mehr erforderlich ist. Der Einbau von zwei Halteringen 30 und damit von zwei Dichtse heiben hat da rüberhinaus auch den Vorteil, daßDue to this specific design, the deformation of the O-ring in the radial space 31 now occurs radially and no longer - as in the prior art - axially, so that the manufacturing effort required in terms of the tolerances of the longitudinal dimensions is no longer too high. The installation of two retaining rings 30 and thus of two sealing rings also has the advantage that

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nicht nur die Längsto Leranzen ausgeglichen werden können, sondern auch Winke I abweichungen zwischen dem Hubring 20 und dem Gehäuse 10 bzw. dem GehäusedeckeL 12, sowie WinkeLveränderungen des Hubrings 20 aufgrund von betas tungs abhang i gen Verformungen kompensiert werden. *)not only the longitudinal tolerances can be compensated, but also angle deviations between the cam ring 20 and the housing 10 or the housing cover 12, as well as angle changes of the cam ring 20 due to contact-dependent deformations can be compensated. *)

Die vorstehende Funktionsbeschreibung betrifft den FaLL, daß die Pumpe arbeitet. In diesem FaLl werden - anaLog zum Stand der Technik - der innere -Bereich 25 und der äußere Bereich 26 der sich zwischen beiden einstellenden Druckdifferenz entsprechend relativ zueinander abgedichtet. Damit die axiale Andrückung der Halteringe 30', d.h. der Dichtscheiben bei jedem Betriebszustand, d.h. auch zu Beginn des Pumpbetriebs gewährleistet ist, sind zusätzlich im Hubring 20 und zwar gegenüber dem FL anschansat&zgr; 30 der Halteringe 30 Federelemente 32 eingebaut.The above functional description relates to the case that the pump is working. In this case - analogous to the state of the art - the inner area 25 and the outer area 26 are sealed relative to each other according to the pressure difference that occurs between the two. To ensure that the axial pressure of the retaining rings 30', i.e. the sealing disks, is ensured in every operating state, i.e. also at the start of pumping operation, spring elements 32 are additionally installed in the stroke ring 20, opposite the FL connection set 30 of the retaining rings 30.

Die erfindungsgemäße Konfiguration soll im folgenden nochmals anhand von Fig. 4 über eine Betrachtung der im Bereich der Haltering 30 wirksamen Oruck- bzw. Kraftverhältnisse erläutert werden. In Fig. 4 sind der Hubring mit dem die Dichtung verifizierenden Haltering 30 als dem Gehäuse 10 gegenüberliegende Element-Paarung dargestellt. The configuration according to the invention will be explained again below with reference to Fig. 4 by considering the pressure or force ratios effective in the area of the retaining ring 30. In Fig. 4, the lifting ring with the retaining ring 30 verifying the seal is shown as an element pairing opposite the housing 10.

Die spezifische Paarung Hub ring 20/Haltering 30 ist so ausgelegt bzw. konzipiert, daß am Haltering 30 der leicht erhöhte Innendruck P₁ (des Raums über dem Hubring 20) bis zur Dichtung (0-Ring) im radialen Zwischenraum 31 voll wirkt und auf der dem Gehäuse 10 zugewandten Seite des Halterings 30 der konjugierte Oruck Pi sich bis auf das Niveau des Innenraumes abbaut, über die entsprechenden Anpreßkräfte F1 bzw. F2 ergibt sich so eine resultierende definierte Anpreßkraft Fan für die Anpressung der Halteringe 30 an das Gehäuse 10 (bzw. an den Gehäusedeckel 12).The specific pairing of lifting ring 20/retaining ring 30 is designed or conceived in such a way that the slightly increased internal pressure P ₁ (of the space above the lifting ring 20) is fully effective on the retaining ring 30 up to the seal (O-ring) in the radial space 31 and on the side of the retaining ring 30 facing the housing 10 the conjugated O-pressure Pi is reduced to the level of the interior, via the corresponding contact forces F1 or F2 this results in a resulting defined contact force Fan for pressing the retaining rings 30 onto the housing 10 (or onto the housing cover 12).

*) Die Halteringe werden zuv Grundfunktion der Pumpe sowieso benötigt, sie halten die Gleitsteine 18 an der Lauffläche des Halteringes 20.*) The retaining rings are required for the basic function of the pump anyway; they hold the sliding blocks 18 on the running surface of the retaining ring 20.

Claims

G 4984 \-"^J.MV VOITH GmbH

Password: "Leise RKP II" Heidenheim

Noise-damped hydrostatic displacement machine

CLAIM

Hydrostatic displacement machine, e.g. radial piston machine, vane machine, with the following features:

a) in a rotating cylinder block (17) there are provided several displacement elements (18, 19) which can be moved radially in a guide, the radial position of which during the rotation of the cylinder block (17) is determined by a non-rotating cam ring (20),

b) the cam ring (20) resting in a housing (10) can be moved transversely to the axis of rotation of the cylinder block (17) by means of diametrically arranged adjusting pistons (21,22), so that the distance (eccentricity e) between the axis of the cam ring (20) and the axis of rotation of the cylinder block (17) and therefore the stroke of the displacement elements (18,19) can be changed,

c) the (outer) region (26) of the housing interior located at least predominantly radially outside the cam ring (20) is sealed from the (inner) region (25) of the housing interior located at least predominantly radially inside the cam ring (20) in such a way that a pressure slightly above atmospheric pressure is established in the radially outer region (26), and

d) only the radially inner area (25) of the housing interior is provided with a low-pressure area

(LeeköL line 29, suction channel 23), while the radial outer region (26) of the housing interior is connected to a pressure source (line 33), characterized in that

that the displacement elements (18,19) viewed axially are guided via two retaining rings (30) on the cam ring (20), whereby

a) the retaining rings (30) have a radial seal (O-ring 31) in relation to the lifting ring (20), and

b) the axial sealing of the retaining rings (30)

b 1) when stationary relative to the housing (10) or the housing cover (12) via spring elements (32) and

b 2) during pumping operation' by an indirectly

The contact pressure depends on the working pressure.